彭南飞
中铁一局集团厦门建设工程有限公司 福建省龙岩市 364001
摘要：隧底岩溶、地层软弱不均，采用钻孔灌注砂浆填充，注浆加固方式进行地基加固处理；
关键词：隧道；隧底软弱地层；取芯钻孔；溶洞；地基加固
一、工程概况
1、基本情况
洋美隧道位于福建省龙岩市境内，隧道全长325m。隧道进出口里程分别为：GK0+220、GK0+545，隧线分界里程分别为：GK0+214、GK0+551，为设计时速80㎞/h的单线铁路隧道（满足大机养护普通货物运输）。纵坡“人”字坡，变坡点里程为GK0+491，隧道最大埋深约35m。
隧道表层为Qel+dl碎石土，杂色，稍密；Qel+dl碎石土含粉质黏土，褐黄色，硬塑，含碎石25～30%；下伏围岩为二迭系下统栖霞组（P1q）灰岩，浅灰色，强～弱风化，岩质坚硬。局部地段岩溶发育，有小型溶洞。地下水以岩溶水为主，较发育。
2、GK0+421～GK0+545段工程水文地质条件
该段开挖揭示为含砾粉质黏土，褐黄色，硬塑，局部地段隧底出露弱风化灰岩，隧底软弱不均、软硬不均，为V级围岩。
3、GK0+421～GK0+545段设计情况
GK0+460～GK0+545采用Vc型衬砌，初期支护采用25cm厚C25网喷混凝土（内嵌全环I16钢架、0.6m/榀），二次衬砌为45cm厚C35钢筋混凝土（环向主筋为Φ20间距200mm，纵向为φ10间距250mm）；GK0+421～GK0+460采用Vb型衬砌，初期支护采用23cm厚C25网喷混凝土（内嵌全环I16钢架、0.8m/榀），二次衬砌为40cm厚C35钢筋混凝土（环向主筋为Φ18间距200mm，纵向为φ10间距250mm）；
二、地质情况
2.1隧底岩溶发育情况
(1)GK0+220～GK0+290段隧底发育3处填充型溶洞。
（2）GK0+295～GK0+310段隧底以下10m范围发育两个串珠状半填充型溶洞，横向发育至隧道右侧边墙外。
（3）GK0+318.5～GK0+326.5段隧底以下10m范围发育一高约3m半填充型溶洞，横向发育至隧道右侧边墙外。
（4）GK0+468～GK0+480段仰拱填充顶面以下约6.5m发育一半充填型溶洞，充填物为垮塌的灰岩块石、含砾粉质黏土，纵向长约15m，深度约10m、横向发育至隧道右边墙外。
（5）GK0+474～GK0+482.5段仰拱填充顶面以下约6.5m发育一半充填型溶洞，充填物为垮塌的灰岩块石、含砾粉质黏土，纵向长约15m，深度约10m、横向发育至隧道右边墙外。
（6）GK0+495～GK0+513段隧底以下5m处发育两个串珠状半填充型溶洞，横向发育宽度约3～5m。
2.2隧底软弱地层情况
GK0+421～GK0+468段隧底以下约15m为含砾粉质黏土，基地软弱不均，局部受施工扰动软化严重。
三、衬砌安全等级评定
1、GK0+446处取芯、裂缝深度为290mm;隧底以下约15m为含砾粉质黏土，基地软弱不均，局部受施工扰动软化严重。衬砌安全等级评定A1（严重)。
2、GK0+468～GK0+480仰拱填充顶面以下约6.5m发育一半充填型溶洞，纵向长约15m，深度约10m、横向发育至隧道右边墙外；隧底以下为含砾粉质黏土，弱风化栖霞组灰岩，基底软弱不均受施工扰动，含砾粉质黏土软化严重。衬砌安全等级评定AA（极严重）
3、GK0+495～GK0+513隧底发育两个串珠状溶洞，横向发育宽约3～5m，距仰拱最近的为一全充填型溶洞、充填含砾粉质黏土，发育至隧底以下约2m处；隧底下3.5m处发育一处高约1m的空溶洞。衬砌安全等级评定A1（严重)。
四、施工方案
4.1施工探测
隧底探测采用SIR3000型地质雷达，配置主频100MHz的天线，配合取芯钻孔对洋美隧道GK0+474～GK0+482.5段隧底溶洞进行探测，探测明确本段溶洞横向发育情况；
4.2隧底溶洞处理
1、GK0+468～+480段隧底以下半充填型溶洞处理
GK0+468～+480段隧底溶洞发育至隧道边墙外，经探孔揭露充填物以松散灰岩块石和粉质粘土为主，溶洞稳定性较差，人员无法进入溶洞内进行探测边界，对溶洞压注M10水泥砂浆进行回填试验，压入量控制在500立方之内，溶洞回填后，采用φ42mm(壁厚3.5mm)钢花管注浆加固溶洞充填物，注浆加固至溶洞底部；其余地段隧底溶洞首先采用M10水泥砂浆回填密实，后采用钢花管注浆加固至溶洞底部。非溶洞部位加固至隧底以下5m。
4.3隧底软弱层处理
GK0+421～GK0+468段隧底以下15m为含砾粉质黏土，基地软弱不均，局部受施工扰动软化严重，隧底以下5m范围采用φ42mm（壁厚3.5mm）钢花管注浆加固，孔底间距1.5m.
4.4施工主要工序
隧底溶洞M10砂浆填充处理→溶洞、隧底注浆加固→裂缝贴嘴环氧树脂嵌补及锚杆加固→裂缝密集地段混凝土凿除、C35微膨胀混凝土嵌施工→清理道床、水沟及盲沟。
4.4.1隧底溶洞M10砂浆填充施工
1、GK0+468～+480段隧底溶洞施工工艺
GK0+468～+480段隧底溶洞利用GK0+475处已有取芯探孔（直径约100cm）下注浆管采用小型输送泵进行泵送M10砂浆灌注。砂浆灌注至仰拱底部后停止施工，待M10砂浆终凝后仰拱底部至仰拱填充顶面灌注C35混凝土振捣密实。
2、GK0+495～GK0+513段隧底溶洞施工工艺
GK0+495～GK0+513段隧底溶洞采用地质钻机分别GK0+498、GK0+504、GK0+510容腔横向发育中部钻设φ95探孔钻设至容腔底部，GK0+504处探孔安装φ89钢管壁厚5mm至孔底，孔口与压浆管连接，并进行压水实验，保证管路畅通后，泵送M10砂浆至容腔内，通过GK0+498、GK0+510两个观察孔观察压浆情况，当两个观察孔砂浆均灌注至仰拱顶面后，停止灌注M10砂浆，待砂浆终凝后采用C35混凝土对探孔进行封堵，并振捣密实。
4.4.2溶洞、隧底注浆加固施工
1、注浆材料采用普通硅酸盐水泥单液浆，配比为水灰比0.6:1～0.8:1，水泥标号为42.5号。
2、注浆范围：GK0+421～GK0+468、GK0+495～GK0+513段溶洞部位加固至溶洞底部，非溶洞部位加固至隧底5m。
3、注浆孔位布置
孔口间距环向45cm、纵向150cm，孔底间距150cm，梅花型布置，钻孔直径为φ50mm，注浆管采用直径φ42mm（壁厚3.5mm）的无缝钢管加工。
4、施工工艺
隧底注浆采用后退式分段注浆施工工艺，分段距离0.5m，施工中可根据地质条件进行调整；注浆顺序按发散—约束型注浆原则进行，由外向内、先两侧、在中间的方式间隔跳孔一次成孔注浆，以利控制注浆量，达到可控注浆。
注浆压力控制在0.5～1.5MPa,注浆扩散半径1.2m,注浆速度控制在5～110L/min，围岩空隙率取5～15%，注浆充填系数不小于85%。
5、注浆结束标准
a注浆压力逐步升高，当达到设计终压并继续注浆10min以上；
b注浆结束时的进浆量在5L/min；
b如单孔（或每段）压力达不到设计终压，但注浆量达到设计注浆量。
6、注浆效果检查
注浆加固效果评定方法采用分析法、检查孔取芯法，各种方法进行相互印证、综合分析，确保注浆效果。
a 对注浆过程中的P-Q-T曲线进行分析，要求达到设计终压，注浆速度小于5L/min，并且P-T曲线呈上升趋势，Q-T曲线呈曲线呈下降趋势；
b施工总注浆量反算处浆液填充系数达到85%以上；
c抽样取芯钻探检验注浆质量，检查孔根据现场情况随机抽取，且必须重新成孔，不可利用既有注浆孔，每5m布置一个检查孔，检查孔直径φ110mm。检查孔应无流泥、成孔好、无坍孔现场，取芯率80%以上；岩体RQD指标达到80；观察浆液填充情况反算出浆液充填率不小于85%,满足上述条件则认为达到注浆效果，注浆达到注浆效果后方可进行后续施工。注浆检查孔在注浆效果检查完成后及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。
7、注浆效果评定
注浆加固效果评定方法采用分析法、检查孔取芯法，确保注浆效果。
施工总注浆量反算出浆液填充系数达到85%以上；
对注浆过程中的P-Q-T曲线进行分析，设计终压达到1.5MPa，注浆速度小于5L/min，并且P-T曲线呈上升趋势，Q-T曲线呈曲线呈下降趋势；
抽样取芯钻探检验注浆质量，检查孔根据现场情况随机抽取，每5m布置一个检查孔，检查孔直径φ110mm。检查孔无流泥、成孔好、无坍孔，取芯率80%以上；岩体RQD指标达到80；
参考文献：
（1）《铁路混凝土施工技术指南》（铁建设[2010]241号）；
（2）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
（3）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）；